SU853574A1

SU853574A1 - Device for determination of ferromagnetic grain distribution uniformity in solid systems

Info

Publication number: SU853574A1
Application number: SU792808923A
Authority: SU
Inventors: Виктор Викторович Юртаев; Юрий Викторович Голиков; Ольга Михайловна Шехаева; Алефтина Федоровна Конькова; Марьяна Николаевна Иноземцева; Галина Арсеньевна Ленская; Андрей Николаевич Кузнецов
Original assignee: Ордена Ленина Институт Химической Фи-Зики Ah Cccp
Priority date: 1979-08-09
Filing date: 1979-08-09
Publication date: 1981-08-07

Description

Изобретение относится к технике измерения магнитных свойств различных материалов и может найти применение в отраслях промышленности, производящих магнитные материалы и их смеси для оценки равномерности распределения фер— ⁵ромагнитных зерен.The invention relates to techniques for measuring the magnetic properties of various materials and can find application in industries producing magnetic materials and their mixtures to assess the uniform distribution of fer — ⁵ magnetic grains.

Известно устрвйство для оценки качества магнитных материалов, содержащее блок формирования импульсов, блок образования результирующего сигнала и блок обработки информации С11· jOHHaKo указанное устройство обладает недостаточной точностью, что обусловлено, в частности, контактными явлениями.A device for assessing the quality of magnetic materials is known, comprising a pulse forming unit, a resultant signal generating unit, and a C11 · jOHHaKo information processing unit, the indicated device has insufficient accuracy, which is caused, in particular, by contact phenomena.

Наиболее близко к предлагаемому устройство для оценки равномерности распределения ферромагнитных зерен в твердых системах, содержащее намагничивающую систему и датчик результирующего сигнала £21·Closest to the proposed device for assessing the uniformity of the distribution of ferromagnetic grains in solid systems, containing a magnetizing system and the resulting signal sensor £ 21

СЩнако используемый принцип измерения - исследование с использованием эффекта Баркгаузена, заключающегося ' 2 в скачкообразном изменении намагничен—: ности, обусловленном различного рада неоднородностями (инородные включения, дислокации и т.п.), обладает недостаточной чувствительностью и, следовательно, недостаточно, высокой точностью измерений.However, the measurement principle used is a study using the Barkhausen effect, which consists in a stepwise change in the magnetization — due to various inhomogeneities (foreign inclusions, dislocations, etc.), which has insufficient sensitivity and, therefore, insufficient, high accuracy of measurements .

Цель изобретения - повыление точности измерений.The purpose of the invention is the improvement of measurement accuracy.

Поставленная цель Достигается тем, что в устройство для определения равномерности распределения ферромагнитных зерен в твердых системах, содержащее намагничивающую систему и датчик результирующего сигнала, введены оптически связанные между собой преобразователь поляризации излучения, светофильтр и фотоприемник, а также последовательно соединенные с ним сканирующий узкополосный радиофигыр, усилитель, запоминающий блок, элемент сравнения и генератор пилообразного напряжения, подключенный ко второму входу сканирующего узкополосного радиофильтра. При этом датчик результирующего сигнала выпол- , иен в виде оптического квантового генератора.This goal is achieved by the fact that the device for determining the uniform distribution of ferromagnetic grains in solid systems, containing a magnetizing system and a sensor of the resulting signal, introduces optically coupled radiation polarization converter, a light filter and a photodetector, as well as a scanning narrow-band radio-frequency amplifier and an amplifier connected in series with it , a storage unit, a comparison element and a sawtooth voltage generator connected to the second input of the scanning narrowband about the radio filter. In this case, the sensor of the resulting signal is made in the form of an optical quantum generator.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для определения равномерности распределения ферромагнитных зерен в твердых системах; на фиг. 2 приведен вариант выполнения преобразователя поляризации излучения.In FIG. 1 is a structural diagram of a device for determining uniform distribution of ferromagnetic grains in solid systems; in FIG. 2 shows an embodiment of a radiation polarization converter.

Трубку исследуемого материала 1 располагают под газоразрядной трубкой 2 оптического квантового генератора лазера 3. К лазеру подключены преобразователь поляризации излучения 4, интерференционный светофильтр 5, фото— приемник 6, сканирующий узкополосный радиофильтр 7, генератор пилообразного напряжения 8, усилитель 9, запоминающий блок 10 с элементом сравнения, намагничивающая система, состоящая из электромагнита 11 и блока питания 12.The tube of the material under study 1 is placed under the gas discharge tube 2 of the optical quantum laser generator 3. A radiation polarization converter 4, an interference filter 5, a photo-receiver 6, a scanning narrow-band radio filter 7, a sawtooth voltage generator 8, an amplifier 9, a storage unit 10 with an element are connected to the laser comparison, a magnetizing system consisting of an electromagnet 11 and a power supply 12.

Преобразователь поляризации излучения содержит пластинку 13, кратную 1/4 длины волны, пластинку 14, кратную 3/4 длины волны, зеркало 15 с коэффициентом ₂s отражения 100- % и полупрозрачное зеркало 16.The radiation polarization converter comprises a plate 13 that is a multiple of 1/4 of the wavelength, a plate 14 that is a multiple of 3/4 of the wavelength, a mirror 15 with a reflection coefficient of ₂ s 100-%, and a translucent mirror 16.

Устройство работает следующим образом .^Включают блок 12 питания электромагнита 11, намагничивающего трубку зо исследуемого материала 1. Далее блок питания выключают, а электромагнит 11 удаляют; чтобы не искажать распределение силовых магнитных линий трубки исследуемого материала. В опти- 35 мальном случае, при равномерном распределении ферромагнитных зерен, последняя представляет собой диполь, напряженность магнитного поля вдоль которого можно в первом приближении определить из вы- <о где U * - константа, зависящая от распо- _4jложения трубки лазера 3, от расстояния между ней и иссле- / дуемым материалом 1;The device operates as follows: ^ Turn on the power supply unit 12 of the electromagnet 11, magnetizing the tube 3 of the material under study 1. Next, the power supply unit is turned off, and the electromagnet 11 is removed; so as not to distort the distribution of the magnetic force lines of the tube of the investigated material. In the optimal case, with a uniform distribution of ferromagnetic grains, the latter is a dipole, the magnetic field strength along which can be determined to a first approximation from u0 <where U * is a constant depending on the _location of laser tube _3j , the distance between it and the material under study / 1;

у - расстояние от одного из концов трубки до произвола- ₅₀ной точки на ней жеy - distance from one end of the tube ₅₀ to proizvola- hydrochloric point thereon same

Ц - длина трубки исследуемого материала.C - the length of the tube of the investigated material.

Очевидно, что эта напряженность магнитного поля Н вызовет согласно эффекту ₅₅Зеемана расщепление энергетических уровней рабочего вещества газоразрядной , трубки 2 лазера, что скажется на спектре генерации, вызвав излучения левой и правой поляризации, отличающиеся также частотой V» которую можно определить из выражения (2.) где константа, зависящая от свойств активного вещества лазера 3.Obviously, this magnetic field strength H will cause, according to Zeeman effect _{55, a} splitting of the energy levels of the working substance of the gas-discharge laser tube 2, which will affect the generation spectrum, causing left and right polarization radiation, which also differ in frequency V, which can be determined from expression (2. ) where is a constant depending on the properties of the active substance of the laser 3.

С учетом (1) и (2( имеем где /1 =In view of (1) and (2 (we have where / 1 =

Учитывая, что распределение атомов в газоразрядной трубке 2 лазера 3 практически идеально равномерна по длине, используя выражение : (3), легко перейти к зависимости сигнала от частоты. Из выражения (3) следует, что трубки исследуемого материала 1 одинаковых геометрического размера и формы, будут давать аналогичное распределение, отличающееся лишь величиной константы Uj . В случае неравномерного распределения ферромагнитных зерен в исследуемом материале , последний будет представлять собой набор диполей, и распределение интенсивности сигнала с? частоты будет иметь иной вид, что будет служить сигналом о неравномерности распределения.Given that the distribution of atoms in the gas discharge tube 2 of laser 3 is almost perfectly uniform in length, using the expression: (3), it is easy to proceed to the dependence of the signal on frequency. From the expression (3) it follows that the tubes of the studied material 1 of the same geometric size and shape will give a similar distribution, differing only in the value of the constant Uj. In the case of an uneven distribution of ferromagnetic grains in the material under study, the latter will be a set of dipoles, and the signal intensity distribution with frequency will have a different look, which will serve as a signal of uneven distribution.

Для регистрации разности частот излучения лазера 3 лазерный луч поступает на фотоприемник 6, фотокатод которого является смесителем. На выходе фотоприемника, имеющего квадратичную характеристику, образуется сигнал разностной частоты, Охяако фотоэлектрическое преобразование имеет место при одновременном падении на фоточувствительную поверхность двух когерентных лучей одинаковой поляризаций. Для выполнения этого условия используется преобразователь поляризации излучения 4, представленный на фиг. 2. Пластинки 13 и 14 превращают излучение с круговой поляризацией в плоскополяризованное, причем пластинка 14, кратная 3/4 длины волны, действует таким образом, что плоскости поляризации излучений совпадают. Зеркала 15 и 16 служат для сведения лучей. В качестве светофильтра 5 используется интерференционный фильтр, позволяющий производить измерения при большом внешнем фоновом излучении.To register the frequency difference of the radiation of the laser 3, the laser beam enters the photodetector 6, the photocathode of which is a mixer. At the output of a photodetector having a quadratic characteristic, a difference frequency signal is generated. Ohyaako photoelectric conversion takes place while two coherent rays of the same polarization fall on the photosensitive surface. To fulfill this condition, a radiation polarization converter 4, shown in FIG. 2. Plates 13 and 14 turn the circularly polarized radiation into plane-polarized, and the plate 14, a multiple of 3/4 of the wavelength, acts in such a way that the radiation polarization planes coincide. Mirrors 15 and 16 are used to reduce the rays. An interference filter is used as a light filter 5, which allows measurements to be made with large external background radiation.

Сигнал разностной частоты, выделяется сканирующим узкополосным радиофильтром 7, нелинейный элемент которого управляется генератором пилообразного напряжения 8, который, кроме того, за— дает время опроса (развертки). Прошедший сигнал через усилитель 9 поступает на вход запоминающего блока 10 с элементом сравнения В запоминающий блок вводится зависимость, снятая экспериментально с 'идеального* образца тех же геометрических размеров и формы, что и контролируемые образцы. В качестве 'идеального* образца можно использовать ферромагнитную трубку. Если снятая с исследуемого образца характеристика не совпадает с заданной в запоминающем блоке 10 с элементом сравнения с точностью до постоянного коэффициента, тс исследуемый материал забраковывается.The difference frequency signal is allocated by a scanning narrow-band radio filter 7, the nonlinear element of which is controlled by a sawtooth voltage generator 8, which, in addition, sets the polling (sweep) time. The transmitted signal through the amplifier 9 is fed to the input of the storage unit 10 with a comparison element. A dependence is taken into the storage unit, taken experimentally from an 'ideal * sample of the same geometric dimensions and shape as the controlled samples. A ferromagnetic tube can be used as an 'ideal * sample. If the characteristic taken from the test sample does not coincide with that specified in the storage unit 10 with the comparison element accurate to a constant coefficient, the test material is rejected.

Claims

The sensor of the resulting signal is made in the form of an optical quantum generator. FIG. 1 shows a block diagram of a device for determining the uniform distribution of ferromagnetic grains in solid systems; in fig. 2 shows a variant of the conversion of the radiation polarization tel. The tube of the material under study 1 is placed under the gas discharge tube 2 of the optical laser oscillator 3. The laser is connected to a polarizing radiation generator 4, an interference optical filter S, a photodetector 6, a scanning narrowband radio filter 7, a sawtooth voltage generator 8, an amplifier 9, a storage unit 10 s the comparison element, the magnetizing system consisting of an electromagnet 11 and a power supply unit 12. The radiation polarization converter contains a plate 13 times 1/4 wavelength, a plate 14 times 3/4 d Wave lines, mirror 15 with the reflection coefficient OU-% and translucent mirror 16. The device operates as follows. The power supply unit 12 of the electromagnet 11 is switched on, magnetizing the tube of the test material 1. Next, the power supply unit is turned off, and the electromagnet 11 is removed so as not to distort the distribution of the magnetic field lines of the test material. In the optimal case, with a uniform distribution of ferromagnetic grains, the latter is a dipole, the magnetic field strength along which one can be determined in the first approximation from v - k, o () x (U - x) I where Vi is a constant, depends from the distance between it and the material under study Ij the distance from one end of the tube to an arbitrary point on it is the length of the tube of the material under study. CX1 is obvious that this intensity of the magnetic field H will cause, according to the Zeeman effect, the splitting of the energy levels of the working substance by the gas-discharge, 2 lasers are rough, which is said on the generation spectrum, causing the polarization and right polarization, which is also different by the frequency V that can be determined from the expression H, where is a constant depending on the properties of the active substance of the laser 3. Taking into account (I) to (2 (we have 1 J, W -kk, where icj "- Kjj Taking into account that the distribution of atoms in the gas discharge tube 2 of laser 3 In fact, it is ideally uniform in length, using From expression (3), it is easy to proceed to the dependence of the signal on frequency .. From expresses (3) it follows that the tubes of the material under study 1 of the same geometric size and shape will give a similar cleavage differing only in the constant value Vfj. in the material under study, the latter will be a set of dipoles, and the signal intensity distribution €; frequencies will have a different appearance, which will serve as a signal of uneven distribution. To detect the frequency difference of the laser 3, the laser beam enters the photodetector 6, the photocathode of which is a mixer. At the output of a photodetector having a square actor, a difference frequency signal is formed. However, a photoelectric conversion takes place when two coherent rays of the same polarization fall on the photosensitive surface. To fulfill this condition, the polarization converter is used in radiation 4, shown in FIG. 2. The plates 13 and 14 convert the radiation with a circular polarization into plane-polarized, and the plate 14, a multiple of 3/4 of the wavelength, acts in such a way that the polarization planes of the radiation coincide. The mirrors 15 and 16 serve to bring down the beam. An interference filter is used as the light filter 5, which makes it possible to measure with large external background radiation. The difference frequency signal is extracted by a scanning narrowband radio filter 7, the nonlinear element of which is controlled by a sawtooth generator 8, which, moreover, gives for a time of 58 for a 58; a (p iOBepTKii). Przhaedshie sigal cher 5z amplifier 9 is fed to the input of zapomseshushchy block 10 with the comparison epement. If the characteristic removed from the sample under study does not coincide with the one specified in the storage unit 10 with the reference element with an accuracy of a constant coefficient, then the test material is rejected. Claims of Invention A device for determining the uniformity of the distribution of ferromagnetic rivers in solid systems containing a magnetizing system and a sensor of the resulting signal, which differs. This is due to the fact that, in order to increase the accuracy of measurements, a polarization converter of the radiation, a light filter and a photoreceiver, as well as a radio filter, a scanning filter, an amplifier, a storage unit, a comparison element and a sawtooth generator connected to the second input of a scanning narrowband radio filter, while the sensor of the resulting signal is designed as an optical quad oscillator. Sources of information taken into account U) and examination 1. USSR Author's Certificate No. S20554, cl. 601 33/12, 1976.

2. (Patent of Great Britain N) 1344155, cl. C | 1M 1974 (schyogogshsh).

rfifc -

f

I

.-a

-k

f,

Jjjjjjj

EM / Lhzrl

Ф1 / г.2 JVJ